Погода в доме формируется за счет температуры, влажности воздуха и отчасти его давления. Для поддержания этих параметров на комфортном уровне обычно применяется целый комплекс устройств, при стандартном подходе включающий вентиляционное и кондиционирующее оборудование, как вариант — наделенное некоторыми дополнительными функциями.
Человечество издревле использует чугун: первые свидетельства применения этого сплава относятся к VI веку до нашей эры. Благодаря высокой теплоемкости рассматриваемый материал хорошо зарекомендовал себя в качестве основы для изготовления отопительных приборов, например, радиаторов и, конечно же, каминных топок.
Если сравнивать его со сталью, которая в данном случае является практически единственной альтернативой чугуну, то последний превосходит ее по удельной теплоемкости, обладая почти в полтора раза более высоким коэффициентом теплопроводности. Это значит, что при прочих равных условиях одно и то же количество тепла от чугунной топки будет передано в полтора раза быстрее, чем от ее стального аналога.
Высокая теплопроводность чугуна способствует равномерному прогреву корпуса конструкции, благодаря чему все ее элементы обладают примерно одинаковой температурой. Таким образом, здесь не возникают механические напряжения, что весьма важно для эффективной работы и долговечности всего генератора тепла.
Замечательной особенностью чугуна является также способность «запоминать» строение своей кристаллической решетки: каждый раз, остывая после сильного нагрева, чугунное изделие возвращает себе исходные размеры и форму. С этим связаны высокая термостойкость данного сплава и его умение сохранять эксплуатационные свойства в условиях значительных температурных колебаний. Поэтому каминные топки из рассматриваемого материала не выгорают и не деформируются под воздействием высоких температур. Гарантийные обязательства, которые берут на себя производители наиболее долговечных из подобных изделий, достигают 5 и даже 7 лет. Чугунные детали изготавливаются методом литья, то есть не имеют уязвимых участков в виде сварных швов, что способствует более равномерному распределению термических нагрузок в теле топки и продлевает срок ее эксплуатации.
Среди имеющихся на рынке предложений есть даже цельнолитые каминные вставки-кассеты шведской фирмы Keddy. Корпус такой топочной камеры представляет собой сплошной чугунный монолит, изготовленный методом литья за один раз. Благодаря высокой герметичности подобное приспособление имеет очень эффективную систему полного сжигания дров, позволяющую достичь низкой температуры дымовых газов.
Серый чугун, из которого производятся топки, характеризуется хорошими литейными свойствами: низкотемпературной кристаллизацией, текучестью в жидком состоянии и малой усадкой. От подобных достоинств сплава во многом зависит качество готовых изделий.
Конструкция
Наряду с качеством материала на эксплуатационные характеристики топки влияют ее конструктивные особенности. К сожалению, при выборе каминной вставки российские потребители пока не очень привыкли обращать внимание на то, что у нее внутри. Между тем эффективность процесса горения зачастую определяется именно внутренним устройством приспособления, скрытым от поверхностного взгляда. Высота и геометрические пропорции дымосборника, количество и форма дымовых дефлекторов (отбойников), метод подачи воздуха для вторичного дожига — эти и многие другие детали влияют на полноту сгорания топлива, равномерность нагрева и передачи тепла в окружающее пространство.
Наиболее значимые технические показатели топочной камеры — мощность и КПД, то есть отношение полезно использованной теплоты, отданной в обогреваемое помещение, к ее общему количеству, выделившемуся при горении. Первый из упомянутых параметров напрямую связан с размерами камеры сгорания, а значит, и с объемом топлива в одной закладке. Помимо того эффективность теплового излучения камина зависит от ряда других условий: качества дров, режима работы устройства, а также интенсивности поступления кислорода в топку. Поэтому данные по мощности, приводимые в каталогах, чаще всего отражают либо ее номинальное (среднее), либо максимальное значение. Ну а КПД каминной вставки, напрямую определяющий ее энергоэффективность, в случае закрытой конструкции способен доходить до 72–78% и даже больше.
По большому счету, существуют три пути его повышения. Первым и наиболее распространенным из них, практикуемым большинством передовых производителей чугунных топок, является вторичный дожиг продуктов сгорания, то есть мелких твердых частиц топлива, содержащихся в дыме. Организуя подобные системы, разработчики прибегают к различным конструктивным решениям, однако технологически все они сводятся к задержке дымовых газов внутри камеры и дополнительной подаче воздуха в верхнюю часть топочного пространства, где и накапливаются пригодные для повторного сжигания отходы горения. В результате выделяется дополнительное количество тепловой энергии, а кроме того, утилизируется большинство загрязняющих внешнюю среду компонентов — угарный газ, оксиды азота и т.п.
Второй способ повышения энергоэффективности топки — увеличение конвективной составляющей ее теплопередачи. Чтобы оптимизировать маршрут нагреваемых воздушных масс и их поступление в отапливаемое помещение, производители каминных вставок предусматривают оребрение боковых стенок конструкции, задают особую траекторию движения воздуха вдоль внешнего контура камеры сгорания, организуют конвекционные отверстия в облицовке.
Одним из наиболее интересных решений в этой области является разводка теплого воздуха от камина по смежным помещениям. Стенки топок, позволяющих реализовать такую схему обогрева, оснащаются патрубками для подключения воздушных каналов. Таким образом, сооружение отапливает каминный зал в основном посредством лучистого тепла, а параллельно отдает часть выработанной тепловой энергии в смежные комнаты, направляя ее туда по присоединенным воздуховодам.
Наконец, третий метод повышения КПД камина, а в данном случае речь идет об эффективности работы не столько самой топки, сколько всего сооружения, — это максимально полная утилизация теплоты, выделяемой при сгорании топлива. Устройства, призванные решать данную задачу, имеют особые теплоаккумулирующие элементы, например, специально сконструированный тепловой щит из материала, обладающего высокой теплоемкостью, — шамота, талькомагнезита, чугуна и т.п. Внутри конструкции проложена развитая система газоходных каналов. Двигаясь по длинному и сложному пути внутри рассматриваемого приспособления, отходящие газы практически полностью отдают свое тепло его стенкам, что значительно повышает общую тепловую эффективность камина.
Полезной конструктивной особенностью некоторых моделей чугунных топок являются двойные стенки. Они способствуют повы-шению теплонакопительных свойств данной детали теплогенератора, одновременно увеличивая ее ремонтопригодность. Впрочем, в качестве альтернативного решения этой задачи некоторые производители закрытых очагов из чугуна предлагают футеровку их внутреннего пространства шамотными плитами.
Чугун и автоматика
Одно из главных преимуществ закрытых топок перед открытыми очагами — возможность автоматически управлять процессом горения за счет изменения интенсивности подачи воздуха в топочное пространство. Принцип здесь простой: чем больше кислорода получает огонь, тем жарче он горит, и наоборот. Устройством, позволяющим автоматизировать работу камина, способен служить, например, встроенный шибер, положение которого изменяется по команде от сравнительно простого температурного датчика. Есть и другие решения.
Благодаря автоматической регулировке можно выбрать оптимальный режим сжи-гания топлива в соответствии с текущими потребностями в тепле и, что не менее важно, экономить топливо. Топки с функцией непрерывного горения, наличие которой должно быть подтверждено специальным сертификатом, позволяют вновь разжечь огонь спустя 10 часов (а некоторые модели — до 12 часов) после их перевода в так называемый дежурный режим, когда внутри закрытого очага поддерживается медленное тление раскаленных углей без добавления свежих дров. Это очень удобно, поскольку камин можно оставить во вполне рабочем состоянии на время сна или даже отсутствия людей в доме.
Развитие современных технологий привело к появлению более совершенной каминной автоматики — электронной системы управления дровяными каминами EWS (Electronic Wood Sistem), предлагаемой итальянской фирмой EdilKamin. В прибор закладывается желаемое значение температуры в помещении, которое будет поддерживаться автоматически за счет снижения или увеличения мощности топки. Очаг можно, к примеру, настроить на минимальную теплопередачу, пока хозяева находятся в отъезде, и «попросить» увеличить интенсивность работы к моменту их возвращения домой. А вот электронные регуляторы, контролирующие процесс работы топок Brunner, позволяют интегрировать теплогенератор в систему «умный дом»: согласовать между собой действие всех каминов, печей и котлов в здании, добиться равномерного распределения тепла по коттеджу и даже совместить управление системами отопления и вентиляции в едином удобном блоке.
Комментарии специалистов
«Долговечность и надежность чугунной топки зависят прежде всего от качества исполнения ее деталей и механизмов, то есть, по сути, технической оснащенности предприятия, где она изготовлена. Перед началом серийного производства конструкция должна пройти заводские испытания, а также получить сертификат соответствия европейским нормам и требованиям пожарной безопасности. В любом салоне-магазине каминов и печей по просьбе потребителя продавцы обязаны предъявить ему все необходимые документы, подтверждающие соблюдение вышеуказанных правил. Что же касается собственно выбора каминной вставки, то здесь нужно учитывать немало факторов.
Первый из них — это площадь отапливаемого помещения. Маленькая топка будет «теряться» в огромном зале, а слишком крупная — выглядеть громоздко в небольшой комнате. Также необходимо понимать назначение конструкции: будет ли она просто красивой деталью интерьера («для души») или ей в первую очередь отводится роль полноценного отопительного прибора, основного либо вспомогательного. Ну а для получения консультации и квалифицированной помощи при индивидуальном подборе изделия следует обратиться в салон каминов».
«Отличительной чертой чугунных топок INVICTA являются двойные стенки, причем внешняя часть корпуса несет прежде всего механическую нагрузку. Тепловое влияние здесь незначительно, поскольку термическое воздействие огня в основном оказывается на дополнительные внутренние поверхности, играющие роль футеровки. Кстати, их легко заменить, не разбирая камина, а ведь если топка получает «тепловой удар» вследствие, например, неправильной эксплуатации, то угрозе разрушения подвергаются в первую очередь именно внутренние элементы. Таким образом, конструкции с двойными и тройными стенками обладают наиболее высокой ремонтопригодностью.
Изделия INVICTA отличаются увеличенным дымосборником, что способствует более эффективному дымоудалению, одновременно увеличивая тепловую мощность и эффективность работы устройства».
«Флагманом ассортимента отопительной техники Brunner являются чугунные каминные топки Romantik Feuer. В отличие от других подобных изделий, рассчитанных на периодическое использование, то есть способных работать лишь несколько часов в сутки, рассматриваемая продукция предназначена для непрерывной работы в условиях агрессивной среды и состоянии перегрева. Приспособления обладают двойными стенками из чугуна и футерованы шамотными пластинами, положенными на раствор, что позволяет заметно увеличить срок службы конструкции. Температура горения в такой топке очень высока, а чтобы стабильно поддерживать ее на таком уровне, воздух, необходимый для сжигания топлива, подается в топочное пространство уже подогретым. Он забирается снизу камеры сгорания, проходит по специальным каналам корпуса и зонально поступает к огню. Регулировка скорости притока кислорода, определяющей интенсивность горения, осуществляется с помощью рычага, который дает возможность выбрать режим работы топки.
Чугунные вставки Brunner сконструированы специально для работы в составе теплоемких печей или каминов. Подключать их к дымоходу напрямую нельзя: на выходе из топочного пространства раскаленные газы должны сначала поступать в теплоаккумулирующее устройство. Роль накопителя тепла выполняет специально сконструированная деталь: это могут быть тепловой щит, лежанка и т.д. Благодаря описанным конструктивным особенностям КПД изделий Brunner достигает 87%».
«Для производства каминных топок используется чугун, легированный специальными добавками, которые улучшают его стойкость к высоким температурам. Однако потребность в повышении качества этого сплава объясняется не только экстремальным температурным режимом эксплуатации изделия, но и возросшими требованиями к эстетике самого очага. Его тонкие детали, например, ажурные литые элементы, также подвергаются воздействию сильного жара, а это предъявляет особые требования к применяемому здесь материалу. Специалисты компании GODIN разработали особый по составу сплав — ламеллярный чугун: изделия из него отличаются меньшей массой и неповторимой эстетикой. Примером тому могут служить печи-буржуйки Belle Epoque и Petin Godin, характеризующиеся визуальной «воздушностью» и необычайной изысканностью».
